1.一种基于弧面法测量提升机摩擦衬垫摩擦系数的方法,其特征是:该检测方法包括:
试验前准备;试验检测步骤;粘滑判定准则;摩擦系数的计算方法和改变实验参数进行多工况摩擦实验;
所述的试验前准备:(1)选取试验机,试验机可实现一定弧段摩擦衬垫与钢丝绳之间产生相对摩擦滑动,相对滑动速度可调控;(2)选取一定弧段的摩擦衬垫,相对圆心弧度为α,α角的范围0°~180°;(3)选取合适的衬垫绕圆心可转动的幅值的弧度为β,β>α;(4)选取合适钢丝绳,相切于β角,绕在摩擦衬垫的绳槽里;(5)选取加载装置,可对钢丝绳施加载荷,载荷大小为实际运行提升载荷;(6)钢丝绳两端固定张力传感器,测试过程中记录钢丝绳两端的张力F1和F2;(7)在钢丝绳和摩擦衬垫上方装设同步位移传感器,记录钢丝绳与摩擦衬垫之间每个时刻的相对位移;
所述的试验检测步骤:(1)对钢丝绳施加相当于提升载荷大小的力,使其压在摩擦衬垫上,产生径向压力;(2)启动试验机,使α弧度的摩擦衬垫绕着圆心在β角内往复运动,钢丝绳与摩擦衬垫之间发生相对滑动,产生摩擦力;(3)记录相对滑动时间t及距离x的变化曲线,同时记录两端张力F1,F2的变化曲线;
所述的粘滑判定准则:(1)求解相对滑移速度v的曲线,由距离x曲线相对时间t的一阶导数得到;(2)绘出的张力F1,F2的曲线,两端张力F1,F2的差值为摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力,将同一时刻的摩擦力、相对位移、相对滑移速度v的曲线进行分析,根据曲线的变化趋势,将一个摩擦周期过程分为6个阶段:①初始粘着阶段:启动后,摩擦衬垫与钢丝绳有运动趋势,说明摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力不断增加,但相对速度为零,表明摩擦衬垫与钢丝绳之间没有相对滑动,判定此阶段摩擦衬垫与钢丝绳为粘着摩擦过程;②滑动阶段:摩擦力达到最大值后趋于稳定,出现了最大值“平台”,相对速度迅速增大,表明摩擦衬垫与钢丝绳之间发生了相对滑动,可判定此阶段摩擦衬垫与钢丝绳为滑动摩擦过程;③减速粘着阶段:两端张力F1,F2的差值不断减少到零,摩擦力在不断减小,相对速度基本为零,表明摩擦衬垫与钢丝绳之间没有发生相对滑动,可判定此阶段摩擦衬垫与钢丝绳为粘着摩擦过程;④⑤⑥阶段与①②③阶段类似,只是摩擦方向相反,变化规律基本一致;由此可知,②⑤阶段为摩擦衬垫与钢丝绳相对滑移速度v不为零的阶段,表明摩擦衬垫与钢丝绳之间发生了相对滑动,可以判定此阶段为滑动摩擦过程;(3)由张力F1,F2曲线可见,在②⑤阶段出现一小段“平台”,此平台上的张力F1,F2的数值作为计算摩擦系数的有效值,粘滑判定准则以张力变化曲线出现“平台”的作为判断摩擦衬垫与钢丝绳动静摩擦转变临界点的依据,由此判定摩擦衬垫与钢丝绳发生了滑动摩擦;
所述的摩擦系数Ff的计算方法:弧面法原理是根据欧拉公式(1)进行计算:
Ff=F1-F2=F2(eμa-1) (1)
式中:F1、F2——钢丝绳两侧张力的有效值,N;
e——自然对数的底,取2.718;
μ——钢丝绳绳与衬垫之间的摩擦系数;
α——衬垫有效弧长;
变换欧拉公式,可以得出钢丝绳和摩擦衬垫之间的摩擦系数计算公式(2):
根据公式(2)计算摩擦系数,选取一个周期波峰、波谷平台区域内一定数据点,取绝对值再计算其平均值作为该摩擦周期的平均摩擦系数;绘出摩擦系数随周期的变化曲线,当平均摩擦系数较为稳定时,此数值为摩擦衬垫与钢丝绳之间的弧面摩擦系数,关闭试验机,试验结束;
所述的改变实验参数进行多工况摩擦实验:通过改变摩擦衬垫的表面状态,如干净表面、涂增摩油脂表面、改变摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦滑动幅值、改变试验机转动速度,可获得不同表面状态、不同滑移量、不同相对滑移速度等工况下摩擦系数的检测。